JPH0731219B2 - 絶縁抵抗測定装置の位相補償方法 - Google Patents

絶縁抵抗測定装置の位相補償方法

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JPH0731219B2
JPH0731219B2 JP61171325A JP17132586A JPH0731219B2 JP H0731219 B2 JPH0731219 B2 JP H0731219B2 JP 61171325 A JP61171325 A JP 61171325A JP 17132586 A JP17132586 A JP 17132586A JP H0731219 B2 JPH0731219 B2 JP H0731219B2
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辰治 松野
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東洋通信機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は活線状態で電路等の絶縁抵抗を測定する装置の
温度変化或は回路定数の経年変化等に対する補償方法に
関する。
(従来の技術) 従来,漏電等の電路に於けるトラブルの早期発見の為に
例えば第4図に示す電路の絶縁抵抗測定方法を用い電路
状態を監視するのが一般的であった。
これは負荷Zを有する受電変圧器Tの接地線LEを,商用
電源周波とは異なる周波数なる低周波信号発振器OS
Cに接続されたトランスOTに貫通せしめるか,或いは前
記接地線LEに直列に前記発振器を挿入接続する等して電
路1及び電路2に低周波電圧を印加し,前記接地線LE
貫通せしめた零相変流器ZCTによって電路と大地間に存
在する絶縁抵抗Ro及び対地浮遊容量Coを介して前記接地
線に帰還する前記低周波電圧により生ずる漏洩電流を検
出しこれを増幅器AMPで増幅したのち,フィルタFILによ
って周波数の成分のみを選択し,これを例えば前記
発振器OSCの出力信号を用いて掛算器MULTで同期検波し
て該漏洩電流中の有効分(即ち印加低周波電圧と同相の
成分)を検出することにより電路の絶縁抵抗を測定する
よう構成したものであった。
本発明の理解を助けるためにその測定理論を更に説明す
る。
前記接地線LEに印加される低周波信号電圧を例えば正弦
波としてEsinω1t(ω=2π)とすれば,接地点
Eを介して接地線LEに帰還する周波数の漏洩電流I
と表わされ,印加する交流電圧と同相の成分,即ち上記
(1)式の右辺第1項の成分に比例した値を同期検波等
の手段で検出すればこの値は絶縁抵抗Roに逆比例したも
のとなるから,これによって電路の絶縁抵抗値を求める
ことができる。しかしこのように前記接地線に帰還する
漏洩電流を零相変流器ZCTで検出し,更に零相変流器出
力に含まれる周波数の漏洩電流成分をフィルタFIL
で選択出力する従来の方法では,通常零相変流器→増幅
器→フィルタの系で周波数の漏洩電流の位相がすれ
るから,これらの同期検波出力からRoに逆比例した値を
得るためにはこの位相ずれを補償する必要がある。この
ために同図に示す如く同期検波器MULTの第1の入力端又
は第2の入力端に固定の移相器PSを挿入し,これによっ
て上記位相ずれを補正し互いの同期をとっていた。即ち
この移相器PSを設けることにより対地浮遊容量Coがない
状態(Co=0)にて,同期検波器の第1,第2の入力端に
印加される電圧の位相差が零となるように前もって設定
しておくものであった。
しかしながら上述の如き従来の方法では零相変流器ZCT,
フィルタFIL,移相器PS等の位相特性は温度変化または使
用部品特性の経年変化等によって変動するため,この結
果最初の設定値との位相誤差が発生し,正しい測定結果
を提供できなくなる欠点があった。これらに対処するた
めに従来は特性変動の少ない極めて高品質な零相変流器
或いはフィルタ等を採用することによって位相誤差の影
響を極力小さくしていたが,それでもその影響を完全に
除去することは困難であった。
(発明の目的) 本発明は以上説明したような従来の絶縁抵抗測定方法の
欠点を除去するためになされたものであって,高価な部
品を必要とせず安価に測定信号を位相ずれを常時補正
し,常に正確な測定結果をもたらしうる絶縁抵抗測定方
法を提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明はこの目的達成のため,前記被測定電路と大地と
の間に強制的に所定値の抵抗を挿入し,この接続を一定
周期又は所定間隔でランダムに接をくり返えすととも
に,該抵抗を介して大地に流れ前記接地線に還流する低
周波の漏洩電流信号を前記低周波電圧より90゜シフトし
た電圧で同期検波することにより検出しこの出力信号中
に含まれる前記抵抗の断続周期で定まる所定周波数成分
が零となるように前記同期検波器の第2の入力端に印加
する前記低周波電圧より90゜シフトした電圧の位相を調
整するように,更にはこの調整を自動的に行なうよう構
成する。
(実施例) 先ず本発明に係る測定方法を説明する前にその理解を助
ける為従来の方法とその欠点を少しく詳細に説明する。
第(1)式にて示される周波数の漏洩電流成分Iが
第4図の零相変流器ZCT,増幅器AMP,フィルタFILの系を
通過する際発生する位相ずれをθとすればフィルタFIL
出力I1となり,これは同期検波器MULTの第1の入力端に印加さ
れる。
また同期検波器MULTの第2の入力端に印加される電圧を
例えば一定振幅のaosin(ω1t+θ)とすれば,同期
検波器の出力Dは 従ってθ=θのときの出力Doは となり,V,aoは一定となるから絶縁抵抗Roに逆比例した
値を測定することができる。したがって位相ずれθ=θ
が零でない時の上記Doに対するDの誤差Eは となる。
今,位相ずれの影響を検討するために例えば位相誤差を
θ=θ=1(度)とすれば,(6)式にて=25Hz
で,Ro=20KΩ,Co=5μFとするときω1CoRo15.7とな
るから誤差εは27.4%となり著しく測定誤差が大きくな
ることが分る。
本発明は上述の位相ずれに伴う誤差の発生を極力抑える
方法を提案するものである。
第1図は本発明に係る絶縁抵抗測定方法の一実施例を示
す回路図であって第4図と同一の記号は同一の意味をも
つものとする。
即ち,同図に於いてTは変圧器,1及び2はこの変圧器の
2次測低圧電路であって,その一方2には第2種接地工
事を施した接地線LEが接続され,更に該接地線LEには低
周波発振器OSCを接続した低インピーダンスのトランスO
Tと零相変流器ZCTとが結合されている。又,この零相変
流器ZCTの出力は増幅器AMPとフィルタFILとを介して掛
算器MULT1の−入力端に導かれる。
この実施例では上述したものの他に,更に抵抗Rとスイ
ッチ手段SWとの直列回路を前記接地電路2と大地のアー
ス点Eとの間に挿入し,該スイッチ手段SWを前記低周波
信号発振器OSCの出力にてコントロールされた位相制御
回路PCによって制御する。
又,零相変流器出力を増幅器AMPとフィルタFILとを介し
て得た出力の一部を第2の同期検波器MULT2,バンドパス
フィルタBP及び整流回路DETの直列回路に入力し,該整
流回路出力でもって前記位相制御回路PCをコントロール
する。
更に,前記第1及び第2の同期検波器MULT1のMULT2のも
う一方の入力端には前記位相制御回路PCから得た出力を
前者には直接,後者には90゜移相器PSSを介して夫々入
力すると共に,前者第1の同期検波器MULT1出力を一方
の入力端に前記位相制御回路PCの−出力を入力せしめた
引算器SUBを介して所望の出力信号OUT2として導出する
よう構成したものである。
このように構成した装置の動作及び各ブロックの機能を
数式を用いつつ以下詳細に説明する。
即ち,接地電路2と接地点E間に挿入した前記スイッチ
手段SWがオンのときに接地線LEには上述した低周波信号
の他に なる電流が追加されて流れることになり,接地線LEに流
れる印加低周波成分の漏洩電流Ioは となる。したがってフィルタFILの出力I2は(2)式の
関係から となる。
そこで同期検波器MULT1の第2の入力端子に印加される
電圧をaosin(ω1t+θ)とし,この電圧を90゜移相
器PSSに印加することにより得られる電圧aocos(ω1t+
θ)を同期検波器MULT2の第2の入力端子に印加すれ
ば,同期検波器MULT2の出力D1となる。
ここで,前記スイッチ手段SWの開閉周期を とすれば(9)式の第1項に含まれるRの値が周期Tで
変るため同期検波器MULT2の出力D1には周波数1/Tの成分
が生ずることになる。
そこで,同期検波器MULT2の出力を周波数1/Tの成分のみ
をとり出すフィルタBPに印加すれば,該フィルタBPの出
力Aは と表すことができる。ここでkは定数,ψはフィルタBP
の位相特性等から定まる位相である。したがってフィル
タBPの出力を整流回路DETで整流すれば,その出力Bは となる。そこで整流回路DETの出力が零となるように同
期検波器MULT1の第2の入力端子に印加する電圧aosin
(ω1t+θ)の位相θを前記位相制御回路PCで調整
すれば出力Bが零となるようにすることができるから,
θ−θ→0となるから位相ずれを零に近づけることが
できる。
したがってスイッチ手段SWを所定の間隔τでのオン・オ
フを繰返し行い,同期検波器MULT2の出力に含まれる周
波数1/Tの成分が常に零となるように上記θの位相を
調整すれば,位相ずれはなくなる。
更にはこの位相制御回路PCを自動的にその機能を果すよ
うな自動位相制御回路とする。尚ここで必要な位相制御
回路PC及び自動位相制御回路は既存の技術で容易に実現
できるものであるから詳述を省略する。
一方,上記方法で位相ずれを補償している状態では,θ
−θ→0となるから同期検波器MULT1の出力は(4)
式から分るようにスイッチ手段SWがオンのとき, 又,スイッチSWがオフのときは となる。したがって,スイッチのオンの時,同期検波器
の出力を引算回路SUBで (一定値)だけ差し引けば引算回路の出力OUT2は となり常に電路の絶縁抵抗を正しく測定できることにな
る。
また例えばフィルタBPの出力Aを,スイッチ手段SWをオ
ン・オフする信号で更に同期検波(図示していない)す
ると,この同期検波器の出力Soは となる。(ここでkoは定数である) したがって であるならばθ>θのときSo>0,θ>θのときSo<
0,θ=θoのときSo=0となり,Soを用いて位相の調整
方向(進み,遅れ)を判定することができ,この判定結
果を用いれば効率的に自動位相制御が可能である。
上記説明では単に抵抗Rを周期Tでオン・オフしたが,
抵抗Rの値を周期Tで連続的に(例えば正弦状に)変化
させる等しても上記位相制御方法を適用することができ
る。
またある一定期間上記位相調整を実施しθ−θ0と
なったからθを固定し,また一定期間後に位相調整を
行うごとく上述の位相調整を間欠的に行うよう構成して
もよい。
上述の説明では抵抗Rを接地電路と大地間に挿入する場
合を述べたが,本発明はこれに限定する必要はなく例え
ば非接地電路と大地間に挿入してもよい。ただし,この
場合は抵抗Rに商用電源が印加されるため抵抗R及びス
イッチSWに流れる電流は著しく大きくなるからこれに耐
え得るものを使用する必要がある。
第2図は本発明の変形実施例を示す主要部分のブロック
図であり,前記抵抗RならびにスイッチSWを介して零相
変流器ZCTに電流を流すために印加トランスOTの代りに
第2の2次巻線を設けたOT′を用い,これより得られる
測定用低周波電圧を印加する如くしたものである。この
例によれば第1図の実施例の如く,接地線LEに抵抗R,ス
イッチSWを接続する必要がないため接置工事を簡易化す
ることができる。
なお動作については,第1図の説明で述べたものと全く
同じである。
第3図は他の実施例を示しており,抵抗R,スイッチSWを
印加トランスOTの1次側に接続したものであり,1次側の
電圧が2次側の電圧より高い場合,その比率分だけ抵抗
Rの値を大きくすることにより第1図の実施例で述べた
動作を同じにしたものである。
なお,抵抗Rに印加する電圧は(7)式で示した如くV
としたが,これに制約されないことは明らかであり,他
の電圧であっても動作上は何ら問題ない。
また,位相制御回路PCから出力され同期検波回路MULT1
の第2の入力端に印加される位相はCo=0のとき同位相
となるように前もって調整し,温度等による位相ずれの
みを上述の自動位相制御にて補償するようにすれば位相
同期の時間を短縮することができる。
さらに上記説明では低周波電圧と同相電流を流すため
に,抵抗素子を用いたが,必ずしもこれに限定されるも
のでなく他の回路網(例えば,インダクタンスとコンデ
ンサとを組合せた回路)を用いてもよいことは明らかで
ある。
また上記説明では低周波信号電圧を正弦波として説明し
たが,これに限定されるものではなく例えば矩形波であ
ってもよくその基本波成分或いは高調波成分を用いても
よい。
なお上記説明においては位相調整をするに当り,同期検
波器の第2の入力に印加される信号の位相を調整する如
くしたが,同期検波器の第1の入力に印加されるフィル
タFILの出力信号の位相を調整しても同一の結果が得ら
れることは明らかである。
又,上述の説明に於いては周期Tで抵抗Rを断続した
が,本発明ではこれに限定する必要はなく所定間隔Tで
ランダムにこれを断続しても同様の結果を得ることがで
き,この場合若干の位相ズレが生じても自動的にこれを
補正する手段を講ずるうえで都合がよいであろう。
また上記実施例では単相2線式電路の場合で示したが,
単相3線式電路,3相3線式電路であってもよい。
(発明の効果) 以上説明したごとく,本発明は絶縁抵抗測定回路の位相
特性変動を自動位相調整を可能にするものであるから極
めて安定な測定方法を実現するうえで著効を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図,第2図及
び第3図は本発明の他の実施例を示す部分的ブロック
図,第4図は従来の絶縁抵抗を測定する方法を示すブロ
ック図である。 T……トランス,1,2……電路,LE……接地線,E……接地
点,ZCT……零相変流器,AMP……増幅器,FIL……フィル
タ,MULT,MULT1,MULT2……同期検波回路,OSC……発振器,
OT,OT′……印加トランス,PS……移相器,SW……スイッ
チ,PSS……90゜移相器,PC……位相制御回路,BP……フィ
ルタ,DET……整流回路,SUB……引算回路。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧器の接地線を介して電路に商用周波数
    と異なる周波数なる低周波信号電圧を電磁誘導或は
    直列結合等によって印加し,前記接地線に結合せしめた
    零相変流器出力中に含まれる周波数の漏洩電流成分
    を前記低周波信号電圧で同期検波することにより得られ
    る出力から前記電路と大地間の絶縁抵抗を測定する装置
    において,前記電路と大地の間に挿入した所定の抵抗の
    値を繰返し周期T又は時間間隔τでランダムに変化させ
    ると共に,前記漏洩電流成分を前記低周波信号電圧より
    90゜位相のシフトした電圧で別に設けた同期検波器にて
    同期検波することにより得られる出力中の含まれる周波
    数1/Tの周波数成分が零に近づくように同期検波器に印
    加する前記低周波信号電圧ならびに前記低周波信号電圧
    より90゜位相のシフトした電圧の位相を自動的に調整す
    るようにしたことを特徴とする絶縁抵抗測定装置の位相
    補償方法。
  2. 【請求項2】前記漏洩電流成分を前記低周波信号電圧で
    同期検波することにより得られる出力から前記繰返し周
    期T又は時間間隔τでランダムに変化させた抵抗の値に
    よる増加分を時間間隔τで補正することにより電路と大
    地間の絶縁抵抗を測定することを特徴とする特許請求範
    囲1記載の絶縁抵抗測定装置の位相補償方法。
  3. 【請求項3】前記低周波電圧を所定の抵抗に印加し,該
    抵抗の値を繰返し周期T又は時間間隔τでランダムに変
    化させると共に,該抵抗に接続された接続線を上記零相
    変流器に貫通させたことを特徴とする特許請求の範囲1
    記載の絶縁抵抗測定装置の位相補償方法。
  4. 【請求項4】前記低周波電圧と同相の電流の大きさを繰
    り返し周期T又は時間間隔τでランダムに変化させ該電
    流の流れる接続線を上記零相変流器に貫通させることを
    特徴とする特許請求の範囲1記載の絶縁測定装置の位相
    補償方法。
  5. 【請求項5】前記低周波信号電圧より90゜シフトした電
    圧で同期検波することにより得られる出力中に含まれる
    周波数1/Tの周波数成分が零に近づくように同期検波器
    に印加する前記周波数の漏洩電流成分の位相を自動
    的に調整するごとくしたことを特徴とする特許請求の範
    囲1記載の絶縁抵抗測定装置の位相補償方法。
JP61171325A 1986-07-21 1986-07-21 絶縁抵抗測定装置の位相補償方法 Expired - Lifetime JPH0731219B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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